TWI525689B

TWI525689B - Etching method

Info

Publication number: TWI525689B
Application number: TW102135316A
Authority: TW
Inventors: Takeshi Sakai; Tatsuro Yoshida; Kazuhiro Yoshikawa; Shigetoshi Sugawa
Original assignee: Univ Tohoku
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2016-03-11
Also published as: TW201513202A

Description

蝕刻方法

本發明，係為有關於使用蝕刻液而對於矽晶圓等之表面進行蝕刻的蝕刻方法者。

使用有SOI(Silicon on Insulator)基體之半導體裝置，係相較於使用有矽(Si)晶圓等之Si基體的半導體裝置而在動作速度、省能量之點上為更加有利，此事係為周知，例如，在影像感測器等之光電轉換裝置之領域中，亦對於利用SOI基體一事有所提案。

另一方面，以高精彩、高解析度來進行攝像或者是對於物體作觀察的機會係增加，對於高密度影像感測器之提案以及開發係日益盛行。高密度影像感測器，係為將構成其之光電轉換部的光二極體之光電轉換元件以高密度來作配列者，若是成為越高密度，則光電轉換元件之受光面(像素)的面積係必須要跟著縮小。若是受光面之面積變小，則由於射入至光電轉換元件中之每單位時間的光量係變少，因此係會產生將光電轉換元件之光感度提高的需要，但是就算如此，也存在有極限。

進而，在伴隨著高密度化而導致受光面的面積作必要以上之縮小的重要因素之其中一者，係為為了對於各光電轉換元件或驅動元件送出訊號或者是對於影響感測器之特定場所施加特定之電壓的配線所佔據之面積。一般而言，係為了製造上的方便，而以為了將配線之阻抗保持為低而將配線之寬幅盡可能地擴廣的方式來作設計。因此，在被配列為2維狀之複數的受光面中，構成其之一部分的受光部之配線所佔據的面積之比例，係會隨著將受光面以高密度來作配列一事而增大。為了避免此種事態，不僅是藉由配線之寬幅的增廣而謀求低阻抗化，亦提案有藉由將配線之厚度增厚而謀求低阻抗化的意見，並且亦被實用化，但是，此會導致製造工程的數量增加，並成為成本提高的原因。

最近，作為同時達成高密度化和高光感度化的其中一個提案，係從能夠減少配線面積所造成之影響的觀點來看，而提案有多數之從與一般之對於影響感測器的光電轉換部之射入方向相反側(Si基體之背面側)而使光射入的所謂之背面照射型態的影像感測器，並且其中一部分亦已被實用化。在此種形態之影像感測器中，係將被設置有光電轉換部之第1基體和在SOI基體上設置有驅動電路之第2基體，以使第1基體之與被設置有光電轉換部之側相反側之面和第2基體之被設置有驅動電路之側之面相對面的方式，來相互作貼合。

然而，由於係透過Si基體而使光射入至光電轉換元件中，因此，係有必要進行苦心設計，以成為能夠對應於任何顏色(波長)之光地而使其有效率地射入至各光電轉換元件之受光面中。

作為其中一個方法，係提案有藉由CMP (Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)或濕蝕刻而將Si基體之背面側除去並盡可能地將Si基體之厚度減薄。然而，由於Si基體係為較厚，因此，至今為止，係先藉由CMP來研削至特定之厚度，之後再為了將由於CMP所導致的所謂損傷層除去，而進行濕蝕刻。故而，係會耗費莫大的時間，並且此一工程也會對於生產效率作律速，因此，係成為成本提高之重要因素。

另一方面，作為Si基體之濕蝕刻用的蝕刻液，氟硝酸係為周知。氟硝酸，由於酸性係為強，因此在輸送用或保存用之容器、使用時之容器以及管線的材質上，係有所限制，而多會使得能夠作使用的情況有所受限。故而，在生產現場的實際情況中，係先對於酸的濃度作某種程度的抑制，之後再作使用，對於將蝕刻時間縮短並提高生產性一事，係會造成阻礙。

另一方面，在非專利文獻1中，係記載有高濃度之氟硝酸。在非專利文獻1所記載之氟硝酸中，係亦記載有對於Si晶圓而具備800μm/min之高蝕刻速率的性能者(圖19)。若是使用此氟硝酸，則例如係能夠期待有使背面照射型態之影像感測器的生產效率作飛躍性之提昇的效果。

〔先前技術文獻〕〔非專利文獻〕

[非專利文獻1]「用以進行3維晶片層積之由濕蝕刻所致的矽晶圓之薄化技術」，IEICE Technical Report 2009(吉川等)

然而，本案發明者們，在針對非專利文獻1 中所記載之技術而進行了追加試驗之後，其結果，係確認到了下述一般之課題的存在。

亦即是，第1，係發現到了下述之課題：亦即是，若是使用在非專利文獻1中所記載之氟硝酸來對於Si基體之背面進行蝕刻，並將用以從外部而將光導入至光電轉換部中所設置的光射入面形成於Si基體之一部分處，則在射入面之表面上，係會被形成有無數之隨機性的凹凸，並產生射入光之散射或亂射，其結果，係難以將外部光有效率地導入至光電轉換部中。又，係確認到，被形成於射入面之表面上的隨機性之凹凸的大小，若是對於氟酸和硝酸之濃度作調整而提高蝕刻速率，則凹凸之大小係會變大，並且凹凸之大小的分布係會有變廣的傾向。

第2，係確認到了：若是對於200~300mm 一般之大小的Si晶圓(基體)之表面進行蝕刻，則除了前述之隨機性的細微凹凸以外，也會有形成大的漩渦狀之凹凸的情況，因此，為了將此以良好生產性而實用化，係仍存在有應解決之課題。

因此，本案發明者們，係針對是否存在有能夠在活用高濃度之氟硝酸的高蝕刻速率之同時亦可形成具有優良之平滑性和平面性的表面之Si基體的方法一事，而進行了苦心研究。

其結果，係確認到了：在某一酸濃度範圍內之高濃度氟硝酸，係相對於Si基板而具有高蝕刻速率，並且，對於SiO₂膜，係幾乎不具有蝕刻性，或者是成為相較於Si基板而在Si基板之蝕刻結束的時間內蝕刻係實質上並不會進行之程度的極低之蝕刻性。

又，亦確認到了：在化學計量組成比之氧化矽(SiO₂)膜的情況時，雖然無法藉由中性之氟酸分子(HF)來進行蝕刻，但是，藉由以高濃度氟硝酸中之硝酸所進行的蝕刻反應而在Si表面上所形成的氧化矽膜，由於係為存在有氧缺損之氧化矽(SiO_2-x)，因此係會被中性之氟酸分子(HF)所蝕刻。

化學計量組成比之氧化矽(SiO₂)膜，若是藉由二氟化氫離子(HF₂-)，則能夠被蝕刻。但是，係能夠確認到：起因於氟酸之部分解離，二氟化氫離子(HF₂-)的濃度，相較於中性之氟酸分子(HF)的濃度，係為千分之一的程度，因此，二氟化氫離子(HF₂-)，在氟酸之解離平衡狀態下，係僅有些許的微量存在，故而，由二氟化氫離子(HF₂-)所致之化學計量組成比之氧化矽(SiO₂)膜的蝕刻之進行，若是相較於由氟硝酸所致之Si基板的蝕刻之進行，則係為可忽視之程度的微量。

進而，在努力研究之過程中所得到的多數之知識中，最為重要之知識，係在於：在藉由氟硝酸而對於Si基體之表面進行蝕刻時的蝕刻反應，係為發熱反應，若是身為高濃度氟硝酸，則依存於情況，亦會有蝕刻中之蝕刻液升溫至接近略100℃的情況，且蝕刻速率係依存於該升溫溫度。如同在後述之實驗中亦有所展示一般，起因於此發熱反應，若是被蝕刻構件之被蝕刻面的面積變大，則除了前述之細微的凹凸以外，也會觀測到發生有從蝕刻液供給位置起朝向外周方向而呈漩渦狀之大的漩渦狀之凹凸的情況。此大的漩渦狀之凹凸，係會隨著被蝕刻面之面積變大，而顯著地被觀察到。

本發明，係利用此些之技術和知識，而以提供一種能夠以涵蓋大面積而平滑性和平面性均極為優良的表面狀態來高速地進行蝕刻之Si基體之蝕刻方法一事，作為目的。

為了達成此種目的，本發明之第1形態，係為一種蝕刻方法，其係為在一面對於Si基體之表面供給蝕刻液一面進行蝕刻處理時，於蝕刻中會伴隨有發熱反應之蝕刻方法，其特徵為：在蝕刻處理中，對於前述表面之複數的特定位置之溫度作計測，並因應於該計測值，而對於前述表面進行加熱或冷卻。

又，本發明之第2形態，係為一種蝕刻方法，其係為一面對於Si基體之表面供給氟硝酸液一面進行蝕刻處理之蝕刻方法，其特徵為：在蝕刻處理中，對於前述表面之複數的特定位置之溫度作計測，並因應於該計測值，而對於前述表面進行加熱或冷卻。

又，本發明之第3形態，係為一種蝕刻方法，其係為一面對於Si基體之表面供給氟硝酸液一面進行蝕刻處理之蝕刻方法，其特徵為：係在使用化學組成為HF(a)HNO₃(b)H₂O(c)之氟硝酸而對於前述Si基體之表面施加蝕刻處理的過程中，對於前述表面之複數的特定位置之溫度作計測，並因應於該計測值，而對於前述表面進行加熱或冷卻，其中，前述a、b、c，係為代表濃度之數值，其單位係為wt%，並成為a+b+c=100、a+b≧50。

若依據本發明之蝕刻方法，則第1，係能夠提供一種具有優良平滑性和平面性之表面的Si基體。

第2，係能夠提供一種具有能夠將從外部而來之光有效率地導入至光電轉換部中之光射入面的光電轉換模組用之具備優良平滑性和平面性之表面的Si基體。

第3，係能夠提供一種使生產效率作了飛躍性的提升之背面照射形態之影像感測器用的具有優良平滑性和平面性之表面的Si基體。

本發明之其他特徵以及優點，係可藉由參考添附之圖面所進行的以下之說明而更為明瞭。另外，在所添附之圖面中，對於相同或者是同樣之構成，係附加相同之元件符號。

101‧‧‧Si基體

102‧‧‧液供給用噴嘴

400‧‧‧第1實驗裝置

401‧‧‧浸漬槽

402‧‧‧恆溫槽

403‧‧‧矽晶圓

404‧‧‧攪拌子

600‧‧‧第2實驗裝置

601‧‧‧槽

602、609‧‧‧噴嘴

603‧‧‧藥液供給管線

604‧‧‧幫浦

605、607、608、611‧‧‧閥

606‧‧‧回歸管線

610‧‧‧液供給管線

612‧‧‧蝕刻藥液

613‧‧‧加熱器

1300‧‧‧本發明之第3實驗裝置

1301‧‧‧基體

1302‧‧‧支持手段

1303、1304‧‧‧噴嘴

1305‧‧‧蝕刻藥液

1306‧‧‧冷卻液

1500‧‧‧本發明之第4實驗裝置

1600‧‧‧本發明之蝕刻系統

1601‧‧‧副系統

1602‧‧‧裝置本體

1603‧‧‧中央控制裝置

1604‧‧‧熱攝像機

1605‧‧‧資料傳輸線

1606‧‧‧噴嘴

1607‧‧‧支持手段

1608、1610‧‧‧槽

1609‧‧‧冷卻液供給管線

1611‧‧‧加熱液供給管線

1612‧‧‧瞬間式加熱手段

1613、1614、1615‧‧‧控制訊號傳輸線

所添附之圖面，係被包含於說明書中並構成其之一部分，且對於本發明之實施形態作展示，而用以與說明書之記述一同來對於本發明之原理作說明。

[圖1]圖1，係為用以對於本發明之在Si基體上的蝕刻藥液之流動位置和蝕刻速率間的關係之典型例作說明的模式性說明圖。

[圖2]圖2，係為用以對於從用以對於Si基體之被蝕刻表面供給蝕刻液的液供給噴嘴所吐出之蝕刻藥液的吐出方向和蝕刻藥液之流動性間的關係之合適之例作說明的模式性說明圖。

[圖3A]圖3A，係為用以對於從用以對於Si基體之被蝕刻表面供給蝕刻液的液供給噴嘴而來之液供給方向和被蝕刻表面間的關係之合適之例作說明的模式性說明圖。

[圖3B]圖3B，係為用以對於從用以對於Si基體之被蝕刻表面供給蝕刻液的液供給噴嘴而來之液供給方向和被蝕刻表面間的關係之合適之例作說明的模式性說明圖。

[圖4]圖4，係為在實驗1中所使用之第1實驗裝置的模式性說明圖。

[圖5]圖5，係為對於蝕刻速率之溫度依存性的其中一例作說明之圖表。

[圖6]圖6，係為在實驗2中所使用之第2實驗裝置的模式性說明圖。

[圖7]圖7，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之溫度圖(thermograph)的其中一例作展示之圖。

[圖8]圖8，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之其中一例作說明之圖表。

[圖9]圖9，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之另外一例作說明之圖表。

[圖10]圖10，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之溫度圖(thermograph)的另外一例作展示之圖。

[圖11]圖11，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之又另外一例作說明之圖表。

[圖12]圖12，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之又更另外一例作說明之圖表。

[圖13]圖13，係為對於本發明之蝕刻裝置的主要部分作說明之模式性說明圖。

[圖14]圖14，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之又更另外一例作說明之圖表。

[圖15]圖15，係為對於本發明之其他蝕刻裝置的主要部分作說明之模式性說明圖。

[圖16]圖16，係為對於身為藉由實驗所得到的結果之蝕刻量的位置依存性之又更另外一例作說明之圖表。

[圖17]圖17，係為對於本發明之蝕刻系統的合適之其中一例作說明之模式性構成圖。

[圖18]圖18，係為對於藉由圖17之蝕刻系統而實施了本發明的情況時之蝕刻量的位置依存性之其中一例作說明之圖表。

[圖19]圖19，係為在非專利文獻1中所記載之圖表。

本發明，係基於本發明者們在反覆進行的實驗中，對於蝕刻狀態注意地作了反覆觀察之後，而發現到了：大的漩渦形狀凹凸之形成，係與蝕刻液之供給位置和供給量以及蝕刻液之流動方向有所關連，並且，在被蝕刻面之表面溫度中，係存在有顯著的位置依存性，所進行者。

以下，針對本發明，一面參考圖面一面作具體性之說明，但是，本發明係並不被下述之記載例所限定。

首先，引用圖1以及圖2，對於本發明之主要的技術要件作說明。圖1，係為用以對於本發明之在Si基體上的蝕刻藥液之流動位置和蝕刻速率ER間的關係之典型例作說明的模式性說明圖。

圖2，係為用以對於當對以特定之旋轉速度而作定速旋轉之6~10吋程度的大小之半導體用的矽(Si)晶圓(基體)表面，而一面從被設定在特定之位置處的蝕刻液供給噴嘴來以特定之流量而供給氟硝酸蝕刻液，一面進行蝕刻的情況時之典型例的其中一者作說明之模式性說明圖，而為從上方來對於Si基體101作了觀察之模式性說明圖。

圖1中所示之例，係為在圖2中而一面僅從蝕刻供給噴嘴102a供給蝕刻液一面對於Si基體101之表面作了蝕刻的例子。

於圖1中，橫軸係代表Si基體101之直徑方向，縱軸係相對性地展示Si基體101表面之特定位置的蝕刻速率(ER)。從Si基體101之旋轉中心位置(噴嘴102a之液供給位置)起直到朝向Si基體101之外周的一定距離為止，係成為與在旋轉中心位置處之蝕刻速率(ER)略相等的蝕刻速率(ER)之區域(定ER區域：圖1之圖表的中心底部)，但是，若是超過該區域，則係成為ER上升區域(A)，蝕刻速率(ER)，係在位置X處成為峰值。又，根據圖1，可以理解到，若是超過峰值位置X，則係成為ER下降區域(B)，而若是成為Si基體101之外周端附近，則蝕刻速率(ER)之下降係變得平緩。此些之蝕刻速率區域和其之曲線形狀、峰值ER、峰值位置X之位置等，係依存於具備有接受蝕刻之面的基體之旋轉速度、蝕刻液之每單位時間的供給量、蝕刻液之組成和黏度、表面張力、噴嘴102之數量和設置位置、其之吐出口的形狀、吐出方向等而改變。

在Si基體101之被蝕刻處理表面上，係從3 個的蝕刻液供給噴嘴102a、102b、102c起而落下供給有蝕刻液。從各噴嘴所供給之蝕刻液，係被調整為特定之液溫而作供給。Si基體101，係如同以箭頭A所示一般而以所期望之旋轉數來旋轉。對於Si基體101之被蝕刻處裡面的蝕刻液之供給，係一面使Si基體101作定速旋轉一面實施之。噴嘴102a之位置，係成為Si基體101之旋轉中心位置。

從各噴嘴所落下供給至Si基體101之被蝕刻處理面上的蝕刻液，係如同在圖中以點線、一點鍊線、二點鍊線所示一般，描繪與Si基體101之旋轉速度相對應的漩渦狀或圓弧上之軌跡，並朝向Si基體101之外周方向流動。此蝕刻液之流動的軌跡，係隨著Si基體101之旋轉速度的增大，而成為接近於直線者。

若是將液供給之吐出方向設為與基體之旋轉方向相反的方向，則在所供給之液體和旋轉中之基體上的某一液層相接觸之部分處，係會產生液層之隆起，並對於基體上之液的安定流動造成阻礙。此一阻礙，由於係會有局部性地在蝕刻速率中引起變化的情形，因此，將液供給之吐出方向設為與基體之旋轉方向相反的方向一事，在某些情況下係並不理想。此阻礙之程度，係依存於基體之旋轉速度以及液之吐出速度、吐出角度而有所不同。因此，較理想，係以使該阻礙之影響成為實質性不會引起蝕刻速率之局部性之變化的方式，來對於基體之旋轉速度以及液之吐出速度、吐出角度作選擇。特別理想，吐出方向係設為與基體之旋轉方向順方向。

從噴嘴102b之吐出口而來的液吐出之方向，在與X軸之間的關係上，係為以角度θ而朝向箭頭b之方向，但是，由於係能夠盡可能地並不使基體101表面上之蝕刻液的流動產生紊亂，因此係為理想。角度θ，較理想，係為0度<θ<90度之範圍，更理想，係為10度≦θ≦45度之範圍。從噴嘴102b之吐出口而來的液吐出之方向，在與旋轉中心軸Z之間的關係上，係與Z軸保持角度，在與XY面上之關係上，係與X軸保持角度θ，而被設定為特定之方向。角度，係根據與角度θ、噴嘴102之形狀和大小以及設置在噴嘴102處之吐出口的形狀和大小、數量、基體101之旋轉速度間的關係，而以適合於發揮本發明之目的之效果的方式來配置於最適當之角度。

在圖3A、B中，係與圖2之情況相同地，展示有用以對於當將3根的噴嘴配置於特定之位置處並進行蝕刻的情況時之各噴嘴的位置關係、從噴嘴而來之液吐出方向(噴嘴之朝向)等作說明的模式性說明圖。

於圖3A、B的情況，如同圖示一般，3根的噴嘴係與Si基體101之被蝕刻面(表面)空出有特定之間隔地而被配置在Si基體101之上方。亦即是，噴嘴102a係被配置在與Si基體101之旋轉中心同等的位置處，噴嘴102b係被配置在與X軸上同等的位置處，噴嘴102c係被配置在與Y軸上同等的位置處。噴嘴102a和噴嘴102b，係空出有間隔X地而被作配置。噴嘴102a和噴嘴102c，係空出有距離Y地而被作配置。

從3根的噴嘴102而來之蝕刻(藥)液的朝向基體101之吐出方向的最為容易之配置，係為與基體101之表面相垂直的方向。於此情況，從3根的噴嘴102而來之每單位時間的液供給量，係對於基體101之旋轉速度和大小作考慮，而分別決定有適當之液供給量。當基體101係並非為很大的情況時，係亦有能夠藉由1根的噴嘴102a來進行適當之液供給的情況。

間隔X、Y，係依存於噴嘴102之形狀和大小、設置在噴嘴102處之吐出口的形狀和大小、數量，但是，此些係以適合於發揮本發明之目的之效果的方式來作設計。噴嘴之形狀和吐出口構造、以及液吐出力和吐出方向，係對於基體上之蝕刻液的流動性造成影響，若是此影響成為某種程度以上，則會成為對於蝕刻速率造成變化。因此，噴嘴之形狀和吐出口構造、以及液吐出力和吐出方向，係以適合於本發明之目的來確實地作選擇為理想。

噴嘴之形狀，係可為直線狀，亦可為前端縮窄(前端縮細)、前端擴廣的形狀，但是，為了易於得到更為正確之吐出方向性，係以成為前端縮窄為理想。噴嘴配列，只要是以能夠達成本發明之目的的方式來作設計，則係可為一直列、複數直列、同心圓配列之任一者均可。又，從複數之噴嘴而來的蝕刻藥液等之吐出法，係可為如同所謂噴淋頭一般之輻射形態、或者是指向形態、收斂形態等之任一者均可。若是將噴嘴之吐出口面積縮小並提高吐出壓力，則在將液供給方向之指向性提高一事上係為有效。

對於Si基體之被蝕刻面的藥液之供給，係可為壓送式、加壓式、重力滴下式、垂直吐出供給式、加壓滴下式、傾斜吐出式之何者均可。

角度，較理想，係為90度≧>0度之範圍，更理想，係為60度≧≧10度之範圍。

蝕刻速率，係對於成為在蝕刻時所發生的發熱反應之程度的重要原因之蝕刻液的化學構成材料之蝕刻液中的濃度，亦存在有高依存性。本發明之目的，係在於謀求成為不會於進行蝕刻處理之基體的被蝕刻面之溫度分布中產生有如同圖1之典型例中所展示一般之大的溫度差。

在本發明中，所使用之氟硝酸，就算是通常所使用之一般性組成比、濃度的氟硝酸，也能夠充分地得到本發明之效果，但是，若是使用下述一般之液組成比、高濃度的氟硝酸，則係能夠大幅度提高蝕刻速率，而能夠顯著地得到身為本發明之效果的高量產性，在此技術觀點上，係為理想。

亦即是，作為前述之式中的「a、b、c」之值，係以成為能夠以良好之生產效率而製造出目的之Si 基體的所期望之蝕刻速率的方式，來適宜作選擇。

在本發明中，作為「a、b、c」之值，通常，係以成為19≦a≦42、11≦b≦60、28≦c≦45、a+b+c=100

為理想。若是此條件下，則Si基體之蝕刻速率，係至少能夠確保有400μm/min。

較理想，係以成為23≦a≦40、14≦b≦52、25≦c≦46、a+b+c=100

為理想。若是此條件下，則Si基體之蝕刻速率，係至少能夠確保有600μm/min。

更理想，係以從27≦a≦37、18≦b≦45、28≦c≦45、a+b+c=100

之範圍中來選擇為理想。若是此條件下，則Si基體之蝕刻速率，係至少能夠確保有800μm/min。

另外，在以上之式中，a、b、c之單位係為wt%。

本發明之更理想的形態，係除了上述之條件以外，更成為c≦a+b。

在本發明中，於HF(a)HNO₃(b)H₂O(c)中之「a、b、c」之值及其關係，係被上述之數式所規定，只要對於蝕刻速率不會造成實用上之不良影響，則亦可因應於目的而添加必要之添加物。作為此種添加物，係可列舉出醋酸、硫酸、磷酸。

〔實驗1〕

如同下述一般，而對於蝕刻速率之溫度依存性作了確認。於圖4中，對於在實驗中所使用之第1實驗裝置400的模式性說明圖作展示。於浸漬槽401之內部，係收容有身為蝕刻藥液之特定濃度之氟硝酸。浸漬槽401，係被配置在恆溫槽402內，浸漬槽401內之蝕刻藥液係被保持於特定之溫度。又，在浸漬槽401之內部，係收容有磁性之攪拌子404，並從外部得到旋轉力而攪拌浸漬槽401內部之蝕刻藥液，來以使蝕刻藥液之溫度保持為均一的方式而起作用。身為實驗用之試料的矽晶圓403，係被浸漬在如同上述一般所準備的浸漬槽401內並受到蝕刻作用。

以下，對於實驗條件作記載。

(1)試料和藥液之準備

試料：300mm平方p型矽晶圓基板

775μm厚

蝕刻藥液：特定濃度之氟硝酸藥液

(在HNO₃：4~49wt%、HF：13.5~47wt%之範圍內而進行濃度調整)

(2)蝕刻之方式

蝕刻方法：浸漬法

蝕刻面：雙面

蝕刻時間：20秒~1分鐘

將試料403在藥液中搖動(搖動週期：1.5秒/1往復)

(3)蝕刻速率之測定

測定方法：測微器(精確度：10μm)

蝕刻前後之晶圓厚度之差的1/2

將結果展示於圖5。根據圖5，可以得知，若是蝕刻藥液之濃度變高，則蝕刻速率之溫度依存性係變高。

〔實驗2〕

使Si基體旋轉，並一面從Si基體之旋轉中心軸上而垂直地將蝕刻藥液滴下供給至Si基體表面上一面進行蝕刻，對於此情況時之蝕刻速率的在Si基體表面上之位置依存性作了確認。

於圖6中，對於在本實驗中所使用之第2實驗裝置600的模式性構成圖作展示。圖6中所示之實驗裝置600，係具備被收容有蝕刻藥液之槽601和噴嘴602，槽601和噴嘴602，係藉由藥液供給用之供給管線603而被作連結。在供給管線603之途中，係被配設有用以對於藥液之供給壓力、供給量作控制的幫浦604。對於噴嘴602之藥液的供給量，係亦可藉由閥605來作調整。

在供給管線603之下游側、噴嘴602之近旁處，係被連接有回歸管線606。回歸管線606，係為防止被供給至噴嘴602處之蝕刻藥液成為過度供給者，於其之下游側，係與槽601作連接。被配置在回歸管線606之途中的閥607、608，係藉由對於在回歸管線606中所流動之蝕刻藥液的量作調整，而成為能夠對供給至噴嘴602處之蝕刻藥液之量作調節。

噴嘴609，係為用以藉由超純水等來對於Si 基體之表面進行洗淨者，洗淨液供給用之供給管線610係隔著閥611而作連接。

槽601中之蝕刻藥液612，係藉由加熱器613 而被加熱並以特定之液溫而供給至噴嘴602處。

Si基體，係如圖2中所示一般，以使噴嘴602 位置在基體之旋轉中心處的方式而被配置，並一面進行定速旋轉，一面從噴嘴602而接受蝕刻藥液612之供給。

(1)實驗條件

噴嘴602之位置：基體之被蝕刻面之上方且為基體之

旋轉中心軸上

蝕刻藥液供給量：1L/min

試料(p型Si基體：200mm )之旋轉速度：850rpm

蝕刻時間：15秒

蝕刻藥液：HF：30%/HNO₃：28%之氟硝酸

試料表面之溫度：藉由熱攝像機而作測定

將結果展示於圖7~12中。圖7，係為藉由熱攝像機所得到的溫度圖測定結果，圖8，係為對於蝕刻量的位置依存性作了計測的結果(第1例)。於圖8中，在峰值位置A處之蝕刻量，係為1176μm/min，在位置B處，係為380μm/min。如同由圖7、8而可得知一般，在蝕刻量中係存在有顯著的位置依存性。

圖9之結果，係為除了將藥液之液溫設為 25℃、55℃以外，藉由與圖7、8之情況相同的條件來作了測定者(第2例)。如同由圖9而可得知一般，藥液之溫度越高，蝕刻速率之位置依存性係越低。故而，可以想見，係以將藥液之溫度提高時，更容易得到良好的結果。

圖10、11，係為相對於前述第1例，而將噴嘴602之位置從基體之旋轉中心軸起偏移了20mm，來供給藥液，除此之外，其他條件係與第1例相同。圖10，係相當於圖7，圖11，係相當於圖8。如同由圖11而可得知一般，在圖7中，係於兩側處而計測到蝕刻量之峰值，相對於此，在圖11中，係幾乎未計測到圖7之峰值，蝕刻速率之圖表係成為梯形狀。可以得知，將噴嘴602之位置從基體旋轉中心位置而作某種程度之偏移一事，對於蝕刻速率之均一化而言係為有效。

圖12，係為相對於圖8之情況，而與圖9之情況相同地，將噴嘴602之位置從基體之旋轉中心軸起偏移了20mm，來供給藥液，除此之外，其他條件係為相同。可以得知，溫度依存性，係以高溫時為較少。

〔實驗3〕

進行了冷卻之效果的確認實驗。圖13之實驗裝置1300，係相對於圖6之裝置600，而設置有冷卻Si基體之機構，除此之外，本質上係與圖6之裝置600相同。

Si基體1301，係藉由基體支持手段1302a、 1302b、1302c而被支持。從噴嘴1303，係將蝕刻藥液1305供給至基體1301之被蝕刻面處。從噴嘴1304，係將冷媒1306朝向基體1301之背面而吐出。冷媒1306，係可為液體、亦可為氣體。作為液體，係可列舉出冷水、液體氮等，作為氣體，係可列舉出冷卻空氣等。除此之外，係亦可使用冷風風扇、冷卻幫浦、帕耳帖元件等。

實驗條件，除了將液溫保持於55℃以外，係使用與前述之例相同的氟硝酸，並除了從背面所進行之基體冷卻之有無以及將噴嘴1303從基體旋轉中心軸而離開25mm並設定冷卻之有無以外，設為與前述之例相同的條件。

冷卻條件：從噴嘴1304而將25℃之超純水以供給量0.5L/min來吐出至基體1301之背面處而進行冷卻

將結果展示於圖14。如同由圖示之圖表而可明顯得知一般，冷卻之效果係十分顯著。

〔實驗4〕

設置複數之冷卻機構，而對於冷卻之效果作了確認。圖15之裝置1500，係除了設置有2個冷卻機構以外，為與圖13之裝置1300相同。

將結果展示於圖16。係確認到了可得到相較於圖14中所示之結果而更為有效之冷卻效果。

〔合適之實施形態例〕

於圖17中，對於達成本發明之目的的解決手段之第1合適實施形態例作展示。

圖17中所示之蝕刻系統1600，係由副系統 1601和蝕刻裝置本體1602所構成。

副系統1601，係具備有中央控制裝置1603和熱攝像機1604。副系統1601，係將藉由熱攝像機1604而作為溫度圖來對於蝕刻狀況進行了攝像、計測的資料，藉由資料傳輸線1605而傳輸至中央控制裝置1603處，並基於此傳輸資料，來將藉由裝置本體1602所實行之加熱/冷卻控制為預定之條件。

裝置本體1602，係具備有蝕刻藥液供給用之噴嘴1606a、吐出加熱用液體之噴嘴1606b、吐出冷卻用液體之2根的噴嘴1606c、1606d、將接受蝕刻處理之Si基體101作支持之3個的支持手段1607a、1607b、1607c、冷卻液體收容用之槽1608、冷卻液體供給用之供給管線1609、用以收容加熱液體之槽1610、加熱液體供給用之供給管線1611、瞬間式加熱手段1612。

控制訊號傳輸用之傳輸線1613、1614、1615，係分別被與控制對象作連接。傳輸線1613，係傳輸用以將身為控制對象之槽1610內的液體保持於特定之加熱液溫的訊號。又，係藉由以傳輸線1614所傳輸之訊號，來對於瞬間式加熱手段1612作控制。藉由此控制，係能夠基於熱攝像機1604之計測資料來瞬間性地對於藉由控制管線1611所供給之加熱液體的溫度作控制，而能夠在蝕刻處理中，將基體101之被蝕刻面的溫度無位置依存性地來作保持。藉由以傳輸線1615所傳輸之控制訊號，存在於槽1608內之冷卻液體的溫度係被瞬間地控制於特定之溫度。

〔實驗5〕

藉由蝕刻系統1600，而以下述之條件來進行了蝕刻處理。

蝕刻處理條件，係如同下述一般。

被蝕刻試料：p型Si晶圓(基體)

蝕刻藥液：HF：30%/HNO₃：28%之氟硝酸

藥液噴嘴位置和藥液供給：配置於中心軸上，垂直滴下供給

藥液供給量：3L/min

‧基體旋轉數：800rpm

控制溫度：以使反應溫度成為85℃的方式來作控制

試驗時間：15秒

在蝕刻結束後，藉由UPW(超純水)，來以5L/min而作了10秒鐘之洗淨。

將結果展示於圖18。係展示有：直到極廣的範圍(直到基體外周附近)，蝕刻速率均為均一，而能夠確認到本發明之效果。

本發明，係並不被限定於上述之實施形態，在不脫離本發明之精神以及範圍的前提下，係可作各種之變更以及變形。故而，為了將本發明之範圍公諸於世，係添附以下之請求項。